1.銅箔とは？
銅箔は薄く連続した金属シートである。電着されたネガタイプの材料である。銅箔はPCBのベースにメッキされている。基板上の導体として機能する。絶縁層とよく接着する。ソルダーマスクやその他の保護層を取る。エッチング後、残った銅が回路パターンを形成する。初期の製造では、圧延銅箔が使われていました。つまり、銅のブロックを平らにして薄いシート状にしたものです。.
では、プリント基板の銅箔の厚さは？
2.銅の厚さの単位：オンス
PCB銅の厚さは通常オンス（オンス）で表示される。オンスは重さの単位です。オンスとグラムの関係は以下の通りです：
1オンス≒28.35g。.
PCB業界では、1オンスは1平方フィート（ft²）に均等に敷き詰められた1オンスの銅の重さを意味します。その均等な層には一定の厚みがあります。その厚さは約35μmです。計算式で表すと
1オンス＝28.35g/ft²。.
以下、計算のステップを示すので、結果は一目瞭然だ：
- 1オンスの質量：28.35g。.
- 銅の密度：8.93g/cm³。.
- 1 ft² = 929.03 cm²。.
厚さ（cm）＝質量／（密度×面積
= 28.35 / (8.93 × 929.03) cm
= 28.35 / 82973.558 ≒ 0.00341721 cm。.
マイクロメートル（μm）に変換する：0.00341721 cm = 0.00341721 × 10,000 μm = 34.17 μm。.
つまり、1オンスの銅箔 34.17 μm. .この値は通常四捨五入され、次のように引用される。 35 μm. .インペリアル単位では、34.17μm＝0.03417mm。1ミル＝0.0254mmなので、厚さ≒1.345ミル。人はよくこう言う。 1オンス≒35μm≒1.35ミル.
3.一般的な銅の厚さの値
PCBで使用される一般的な銅の厚さの値は以下の通りです：
- 0.5オンス≒17.5μm
- 1オンス≒35μm
- 2オンス≒70μm
- 3オンス≒105μm
典型的なシングルと 両面PCB について使用する。 35μm（1オンス） 銅。ボードによっては 50 μm または 70 μm 銅もある。多層基板の場合、外層はしばしば 35μm（1オンス）. .インナーレイヤーはしばしば 17.5μm（0.5オンス）.
厚銅板の価格は約30ドルから 3オンス 以上。これらの基板は、電源装置のような大電流または高電圧の製品に使用される。.
4.銅の厚さの違いによる通電容量
以下は、厚さと幅の異なる銅帯の典型的な電流容量を示した実用的な表です。この表は、銅の厚さが以下の場合の電流 (A) と必要な幅 (mm) を示しています。 70 μm, 50 μm, そして 35 μm. .表中の試験厚さパラメータはt = 10である（これは出典表で使用されているサンプル基準値である）。.
注： 大電流用の導体として銅箔を使用する場合、表の値を以下のようにディレーティングするのが一般的である。 50% を選ぶと安全です。つまり、安全マージンを取りたいなら、定格電流の約半分に相当する幅を選ぶことだ。.
| 電流（A）/幅（mm） 70μmの場合 | 電流(A) / 幅(mm) 50μmの場合 | 電流（A）/幅（mm） 35μmの場合 |
|---|---|---|
| 6.00 A - 2.50 mm | 5.10 A - 2.50 mm | 4.50 A - 2.50 mm |
| 5.10 A - 2.00 mm | 4.30 A - 2.00 mm | 4.00 A - 2.00 mm |
| 4.20 A - 1.50 mm | 3.50 A - 1.50 mm | 3.20 A - 1.50 mm |
| 3.60 A - 1.20 mm | 3.00 A - 1.20 mm | 2.70 A - 1.20 mm |
| 3.20 A - 1.00 mm | 2.60 A - 1.00 mm | 2.30 A - 1.00 mm |
| 2.80 A - 0.80 mm | 2.40 A - 0.80 mm | 2.00 A - 0.80 mm |
| 2.30 A - 0.60 mm | 1.90 A - 0.60 mm | 1.60 A - 0.60 mm |
| 2.00 A - 0.50 mm | 1.70 A - 0.50 mm | 1.35 A - 0.50 mm |
| 1.70 A - 0.40 mm | 1.35 A - 0.40 mm | 1.10 A - 0.40 mm |
| 1.30 A - 0.30 mm | 1.10 A - 0.30 mm | 0.80 A - 0.30 mm |
| 0.90 A - 0.20 mm | 0.70 A - 0.20 mm | 0.55 A - 0.20 mm |
| 0.70 A - 0.15 mm | 0.50 A - 0.15 mm | 0.20 A - 0.15 mm |
この場合も、安全なマージンを選択すること。一般的なルールは、生産用に設計する場合、これらのテーブルの値を50%減らすことです。.
5.導体としての銅に関するその他の実用的な注意点
- 銅箔を長尺のストリップ導体として使用する場合、その電流容量を確認する必要があります。例えば、一般的な厚さの 0.03 mm（30 μm）. .銅ストリップの幅W (mm)、長さL (mm)の場合、直流抵抗は次式で概算できます：R ≈ 0.0005 × L / W (Ω) この式は、設計チェックのための簡単な見積もりとなります。.
- 銅の電流容量は、基板上の部品、部品の数と種類、冷却にも依存します。つまり、実際の電流容量は銅の形状と熱条件の両方に依存するのです。.
- 実用的な経験則は、電流容量≒0.15×W（A）である。これはいくつかのケースで使用される経験的な推定値である。これは単純で、多くの基板に対して保守的である。.
6.例：面積と電流密度
よくあるケースを考えてみよう。 35 μm トレース幅 1 mm. .断面積は
- 面積＝厚さ×幅＝0.035mm×1mm＝0.035mm²。.
の電流密度ルールを使用する場合 30 A/mm², とすると、1mm幅あたりの電流≒30×0.035＝1.05Aとなり、この経験則では1mmトレース幅あたりおよそ1Aとなる。.
7.より正確な電流と温度上昇のためのIPC公式
IPC-2152 そして IPC-D-275 より正確なモデルを提供する。テキストにはIPC-D-275の公式が一般的な形で含まれています：
- 内部トレースの場合i = 0.0150 × (δt^0.5453) × (a^0.7349)
- 外部トレースの場合i = 0.0647 × (δt^0.4281) × (a^0.6732)
これらの式では
- Iは電流（アンペア）。.
- ΔTは許容温度上昇（℃）。.
- Aは断面積で単位はmil²（計算式の適用方法によっては他の単位）。公式を適用する際は、一貫した単位を使用する。.
所定の温度上昇に対する正確な許容電流が必要な場合は、IPC法を使用する。.
8.銅の厚さと誘電マッチング
PCB設計において「銅厚-誘電体マッチング」とは、銅厚と基板誘電体を一緒に選択することを意味します。これは、電気的ニーズ、熱的ニーズ、機械的ニーズを満たすためです。重要なポイント
8.1 銅の重量（銅の厚さ）
- 単位：oz/ft²（例：0.5oz、1oz、2oz、3oz）。.
- 1オンス≒35μm≒1.35ミル。.
- 効果
- 電流の流れ：銅が厚いほど電流が流れる。.
- 損失：高周波では表皮効果が問題になる。銅を厚くすれば、導体損失を減らせる場合もある。.
- 熱伝導性：厚い銅は熱の拡散を助ける。.
- エッチング：銅が厚くなると、細かいエッチングが難しくなる。最小トレース幅と間隔が広がる可能性がある。.
- コスト：銅を厚くすると高くなる。.
8.2 誘電体材料
主な誘電特性：
- 誘電率（Dkまたはεr）：信号速度とインピーダンスに影響する。.
- 損失正接（Df）：高周波損失に影響する。.
- 厚さ（H）：銅の厚さによって、Hはインピーダンスとキャパシタンスを決める。.
- CTEとTg：熱的信頼性。.
一般的な素材： エフアールフォー 一般用、高Tg fr4、特殊高周波材料（ロジャースなど）。.
8.3 マッチング・ルール
- インピーダンス制御の場合、一般的なマイクロストリップの公式は以下のとおりである：Z0 ≈ (87 / sqrt(εr_eff + 1.41)) * ln(5.98H / (0.8W + T)) ここで、Z0 はインピーダンス、εr_eff は実効誘電率、H は誘電体の厚さ、W はトレース幅、T は銅の厚さである。.
- 銅の厚みが増すと、同じ幅と誘電体の場合、インピーダンスは低下する。つまり、同じインピーダンスを保つためには、幅を広げるか、誘電体の厚みを増やす必要がある。.
- 高周波信号では、表皮深度が重要である。銅の厚さは、関心のある最高周波数での表皮深さの少なくとも数倍でなければならない。非常に高い周波数の場合、表面の粗さも重要です。低損失が必要なら、粗さの低い銅を使ってください。.
- パワー・プレーンや大電流には、より厚い銅（≥ 2 oz）を使用し、熱管理のために熱伝導性の誘電体または金属芯基板を考慮する。.
8.4 製造性
- 厚い銅（3オンス以上）には、エッチングの問題を避けるため、より大きなトレース／スペーシング・ルールが必要です。.
- 薄い誘電体は銅の厚さを厳密にコントロールする必要がある。そのばらつきはインピーダンスに影響する。.
9.選考表（ショートガイド）
| アプリケーション・シナリオ | 推奨銅重量 | 推奨誘電体材料 | マッチング理由 |
|---|---|---|---|
| 高速デジタル（>5 Gbps） | 0.5オンス～1オンス | 低誘電率FR4 ロジャース RO4000 | 繊細なルーティング、低損失、容易なインピーダンスコントロール。. |
| パワーモジュール / 大電流 | 2オンス～6オンス以上 | FR4 高Tg/高熱伝導材料 | 電流容量が大きく、放熱性に優れている。. |
| RF / マイクロ波 (>10 GHz) | 0.5オンス（低粗度） | ロジャース RO3000 / テフロン（PTFE） | RF用の超低損失と最適化された表面効果。. |
| 一般家電 | 1オンス | 標準FR4 | バランスの取れたコストと成熟したプロセス。. |
| 高密度HDIボード | 0.5オンス～1オンス | FR4 高Tg/低CTE材料 | 微細なトレースと信頼性の高いレーザービア性能。. |
10.実践的アドバイス
- 電流、信号速度、インピーダンス、熱など、まずニーズを述べる。.
- 適切なツールでスタックアップを計画する。.
- 材料Dkと銅の厚さでインピーダンス・シミュレーションを行ってください。.
- 銅の厚さの許容範囲や誘電体のオプションについては、基板メーカーに尋ねてください。.
- 高周波の場合は、可能であれば材料DkとDfを測定する。.
注： 公称銅重量（1オンスなど）は、エッチング前の開始厚さである。エッチング後のトレースは、側面がテーパー状になることがある。実際のインピーダンスのチェックには、平均的な厚さかボードハウスのガイダンスのいずれかを使用する。.
